Metabolismo do nitrogênio em Phaseolus vulgaris L. durante senescência foliar induzida por deficiência de fósforo

Abstract

Com o objetivo de verificar se a deficiência de P é um sistema experimental adequado para o estudo da senescência, e se há redistribuição mais eficiente de P em cultivares melhoradas para menor requerimento, foi avaliado o metabolismo de N durante senescência foliar induzida por deficiência de P, em duas cultivares de Phaseolus vulgaris L. com diferentes requerimentos de P. Plântulas das cultivares POT 51 (baixo requerimento) e Pérola (alto requerimento) foram crescidas em solução nutritiva completa, e, em seguida, transferidas para soluções deficientes em P. Após uma semana de deficiência, foram medidos, a cada três dias, nos trifólios senescentes, os teores de clorofilas e proteínas solúveis e as atividades da NR, da GS e da NADH-GDH. Também foram determinados os níveis das isoformas citossólica (GS 1 ) e cloroplastídica (GS 2 ) de GS e os teores de N e P (medidos também no trifólio mais jovem completamente expandido). Nas duas cultivares, tanto em senescência natural quanto induzida, foi observada remobilização de N, sendo esta, acelerada após aplicação da deficiência. Os níveis de N se mantiveram nos trifólios jovens, enquanto os de P caíram, paralelamente aos dos trifólios senescentes. Nas duas cultivares, a indução de senescência acelerou o início da perda de clorofila, mas não da de proteínas solúveis. As atividades da GS e da NR caíram progressivamente, sendo a queda acelerada após aplicação da deficiência, nas duas cultivares. Tanto durante senescência natural quanto induzida, a queda da atividade da GS foi causada pela diminuição dos níveis de GS 2 . Os níveis de GS 1 aumentaram, sugerindo seu papel na remobilização de N. As atividades real e potencial da NR foram mais altas em Pérola que em POT 51, tanto em senescência natural quanto induzida. Apenas nos estádios mais avançados, as cultivares apresentaram atividades iguais. Durante senescência natural, a atividade da NR apresentou limitação por substrato nas duas cultivares. Em senescência induzida, a atividade foi limitada, possivelmente, pela concentração da enzima. Em Pérola, a atividade da NADH-GDH diminuiu durante a senescência natural e aumentou durante a induzida. Em POT 51, a atividade manteve-se constante e não houve efeito de tratamento. Durante a senescência induzida, a maioria dos parâmetros acompanhados apresentou perfis similares aos observados durante a natural. Conclui-se que a aplicação da deficiência de P é um sistema adequado para o estudo do metabolismo de N durante a senescência foliar em feijão. Não ficou claro se POT 51 é mais eficiente na remobilização de P.

The leaf N metabolism during senescence induced by P deprivation was evaluated in two cultivars of Phaseolus vulgaris L. differing in phosphorus requirement. Seedlings of POT 51 (low P requirement) and Pérola (high P requirement) were grown in hydroponic culture (Hoagland, half strength) for ten days, and then submitted to P deprivation. After one week of deprivation, total chlorophyll and soluble protein contents, and nitrate reductase (NR), glutamine synthetase (GS) and glutamate dehydrogenase (GDH) activities were determined every three days, in the oldest leaf. Changes in the levels of cytosolic (GS 1 ) and chloroplastic (GS 2 ) glutamine synthetase, and nitrogen and phosphate contents (determined in the completely expanded youngst leaf too) were also determined. After twenty days of culture on P deficient medium, shoot/root fresh mass ratio was reduced in Pérola, but not in POT 51. In both cultivars and treatments N remobilization was observed. P content in young leaves declined parallel to the decrease observed in the oldest ones. Both cultivars showed the same pattern of chlorophyll and protein contents. Total chlorophyll content declined continuously throughout induced senescence while soluble protein was not affected. Pérola reached higher chlorophyll values and, after twenty days of deprivation, the loss of total chlorophyll was greater than in POT 51. The overall enzymatic activity decreased in both cultivars and treatments. In POT 51, total GS activity decreased faster during P deprivation. Pérola showed the same pattern of total GS activity in both treatments, but the loss of activity was higher during deprivation. In both cultivars and treatments the loss of total GS activity was due to the decrease in GS 2 levels. In contrast, GS 1 polypeptides increased, which suggest a role in nitrogen remobilization during senescence. Pérola GDH activity decreased during natural senescence and increased during senescence induced by P deprivation. POT 51 GDH activity showed a little fluctuation but no treatment effect was observed. During the early phases of senescence (induced or not), both real and potential NR activity were higher in Pérola. In advanced stages no differences between the cultivars were observed. During natural senescence, NR activity was limited by nitrate availability, in both cultivars. During the deprivation, NR activity was probably limited by the low levels of NR.